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如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直...

如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0,在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.

(1)求初始时刻导体棒受到的安培力.

(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?

(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?

 

(1)初始时刻棒中感应电动势 E=Lv0B 棒中感应电流 作用于棒上的安培力 F=ILB得安培力方向:水平向左 (2)由功和能的关系,得安培力做功 (3)由能量转化及平衡条件等,可判断棒最终静止于初始位置, 【解析】 (1)初始时刻棒中感应电动势E=BLv0 棒中感应电流I= 作用于棒上的安培力F=ILB 联立解得:安培力大小为F=,方向水平向左 (2)由功和能的关系,解得:安培力做功W1=EP-mv02 电阻R上产生的焦耳热Q1=mv02-EP (3)由能量转化及平衡条件等,可判断:棒最终静止于初始位置,电阻R上产生的焦耳热Q=mv02  
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考点分析:
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如图所示,水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置,导轨的电阻不计,间距为l=0.5m,左端通过导线与阻值R=3Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值为RL=6Ω的小灯泡L连接,在CDEF矩形区域内有竖直向上,磁感应强度B=0.2T的匀强磁场.一根阻值r=0.5Ω、质量m=0.2kg的金属棒在恒力F=2N的作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动,经过t=1s刚好进入磁场区域.求金属棒刚进入磁场时:

1)金属棒切割磁场产生的电动势;

2)小灯泡两端的电压和金属棒受安培力.

 

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如图(a)所示,水平放置的两根平行金属导轨,间距L=0.3m.导轨左端连接R0.6 的电阻,区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场,磁场区域宽D="0.2" m.细金属棒A1A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直,每根金属棒在导轨间的电阻均为t="0.3",导轨电阻不计,使金属棒以恒定速度r="1.0" m/s沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R的电流强度,并在图(b)中画出

 

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如图所示,一通电直导线沿y轴放置,沿y轴正方向通有电流I.已知离yx处的磁感应强度.有一线圈静置在磁场中,其单位长度的电阻为r0.

1)当线圈以速度vx轴正方向运动时,求瞬时电流i

2)求此时电流Ii之间的相互作用力F的大小.

 

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一金属导线单位长度的电阻为ρ,折成等腰三角形,直角边长为a,在时刻从图所示位置开始以匀速v,进入以规律变化的均匀磁场中,其中k为大于零的常数,当三角形的水平直角边进入一半时,求:

1)导线内的动生电动势;

2)导线内的感生电动势;

3)导线内的电流强度.

 

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如图所示,粗糙斜面的倾角,斜面上直径的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场(图中只画出了磁场区域,未标明磁场方向),一个匝数为的刚性正方形线框abcd,边长为0.5m,通过松弛的柔软导线与一个额定功率的小灯泡L相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边,已知线框质量,总电阻,与斜面间的动摩擦因数,灯泡及柔软导线质量不计,从时刻起,磁场的磁感应强度按的规律变化,开始时线框静止在斜面上,T在线框运动前,灯泡始终正常发光,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,.

1)求线框静止时,回路中的电流I

2)求在线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q

3)若线框刚好开始运动时即保持磁场不再变化,求线框从开始运动到bc边离开磁场的过程中通过小灯泡的电荷量q.(柔软导线及小灯泡对线框运动的影响可忽略,且斜面足够长)

 

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